Energi

De har lyckats skala upp framtidens solceller

Metoden ska ge tre gånger så långt liv åt solceller, med en verkningsgrad på 20 procent. Foto: OIST
Metoden ska ge tre gånger så långt liv åt solceller, med en verkningsgrad på 20 procent. Foto: OIST
Så här ser de färdiga perovskitsolcellerna ut. Foto: Jörgen Appelgren
Så här ser de färdiga perovskitsolcellerna ut. Foto: Jörgen Appelgren
Efter några sekunder på värmeplatta blir glasbiten alldeles svart. Jonerna i vätskan har bildat den kristallstruktur som kallas perovskit. Foto: Jörgen Appelgren
Efter några sekunder på värmeplatta blir glasbiten alldeles svart. Jonerna i vätskan har bildat den kristallstruktur som kallas perovskit. Foto: Jörgen Appelgren

Perovskit ger billigare och effektivare solceller än kisel – problemet är en kort livslängd. Men nu har forskare hittat metoden som ger tre gånger så långt liv, med en verkningsgrad på 20 procent.

Publicerad

Artikeln är uppdaterad.

Många anser att nästa generation solceller kommer vara baserade på perovskit-material. Perovskit ger en högre verkningsgrad än dagens solceller, och samtidigt enklare och billigare att tillverka. En svaghet är dock att perovskiten inte har varit nog stabil.

För en kommersiellt gångbar produkt krävs en livslängd på minst 5-10 år, och att nå dit i laboratoriet har visat sig vara svårt. I solcellen ligger perovskitlagret vanligtvis mellan två transportlager för elektronerna av kalciumtitanoxid. En avhandling från Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University konstaterar att solljuset får mineralen att reagera med perovskiten, vilket degenererar materialet.

Reaktionen förkortar livslängden, men nu tror sig forskarna ha hittat en lösning som ökar hållbarheten. De ersatte kalciumtitanoxid med tenndioxid, som har en bättre ledningsförmåga och samtidigt ger solcellerna upp till tre gånger så lång livslängd. Att tenndioxid kan användas istället för kalciumtitanoxid har varit känt, men för första gången har man lyckats skala upp tekniken i en stor rigg.

Forskarna har lyckats skapa effektiva lager för elektrontransport genom att använda så kallad "sputtering deposition", där tenndioxiden bombarderas med laddade partiklar, som sprejar materialet upp mot en väntande yta. Tekniken har gett forskarna en väldigt hög grad av kontroll, vilket gjort det möjligt att tillverka släta lager med en jämn tjocklek över stora ytor.

Nått verkningsgrad på 20 procent

Teamets nya solceller har nått en verkningsgrad på 20 procent. Forskarna skapade 5x5 cm stora paneler som de placerade ut på en 22,8 cm stor yta – och den lilla anläggningen nådde över tolv procents verkningsgrad. Nu vill forskarna jobba i fulla dimensioner.

– Vi vill skala upp de här enheterna i storlek, och även om deras verkningsgrad redan nu är vettig så vill vi driva på utvecklingen framåt. Vi är optimistiska kring att den här tekniken inom de närmaste åren ska kunna vara redo för en kommersialisering, säger dr. Longbin Qiu, avhandlingens huvudförfattare, till Engineering & Tecjnology.